Kolloidchemisch hergestellte stark dotierte (entartete) halbleitende und oxidische Nanokristalle mit lokalisierten Oberflächenplasmonenresonanzen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Dirk Dorfs
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237354638

Das Auftreten sogenannter lokalisierter Oberflächenplasmonen (localized surface plasmon resonances, LSPRs) ist heutzutage ein wohlbekanntes und gut erforschtes Phänomen bei Edelmetallnanopartikeln. Aufgrund dieses faszinierenden physikalischen Effekts besteht eine Vielfalt an Forschungs- und Anwendungsgebieten wie z. B. der Nanooptik, Fluoreszenzverstärkung, oberflächenverstärkter Ramanspektroskopie (SERS), plasmonbasierter Sensorik und vielem mehr. Jedoch bestehen bisher kaum Alternativen zu den Edelmetallmaterialien im Gebiet der LSPR aufweisenden Nanopartikel, was die Einsatzfähigkeit auf spezielle Bereiche des Spektrums einschränkt und mit hohen Materialkosten einhergeht. Um diesen Mangel anzugehen, hat das Projekt die Synthese und Charakterisierung einer neuen Klasse plasmonischer Nanokristalle zum Ziel, nämlich von stark dotierten Metalloxid- und Halbleiternanopartikeln mit plasmonischen Eigenschaften. Zu diesem Zweck werden Synthesestrategien für stark selbst-dotierte Halbleiternanomaterialien wie Cu(2-x)Se entwickelt, ebenso wie Synthesestrategien zu stark dotierten Nanokristallen aus Zinkoxid und Zinnoxid. Weiterhin wird vor allem für diese neuen Materialien erwartet, dass die Kontrolle über die chemische und dielektrische Umgebung der Nanopartikel kritisch ist, um die plasmonischen Eigenschaften der Nanokristalle zu ändern oder zu stabilisieren. Daher wird eine Feinabstimmung der LSPR-Frequenzen durch die Entwicklung und Anwendung von postsynthetischen Bearbeitungsschritten wie z. B. Schalenwachstum oder Ligandenaustausch vorgenommen.Abschließend wird diese neue Art plasmonischer Nanopartikel im Hinblick auf die Möglichkeit untersucht, die bisher gängigen Goldnanopartikel (oder andere Edelmetallnanopartikel) in LSPR-basierten sensorischen Anwendungen zu ersetzen oder zu ergänzen. Ein positives Ergebnis würde zu einer alternativen (oder komplementären) Klasse plasmonischer Nanopartikel und somit zu einer neuen Nanopartikelfamilie für Anwendungen in plasmonbasierten Sensorsystemen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Wolfgang Parak